Bir diyot Ohm Yasasını gerçekten takip ediyor mu?

Bir diyot Ohm Yasasını gerçekten takip ediyor mu?

Ohm yasası, iki nokta arasındaki bir iletkenden geçen akımın iki noktadaki voltajla doğru orantılı olduğunu belirtir.

Orantısallık sabiti, direnç, bu ilişkiyi tanımlayan her zamanki matematiksel denkleme gelir: I = V / R, burada amper cinsinden iletken boyunca akımdır, V, birim boyunca iletken boyunca ölçülen voltajdır ve R, ohm birimlerinde iletkenin direncidir. Daha spesifik olarak, Ohm yasası, bu ilişkideki R'nin akımdan bağımsız sabit olduğunu belirtir. "

https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law

Ancak, ben bir adam elektrik mühendisi bir diyot söyle yapar Ohm Kanunu izleyin V = IR, otomatik olarak herhangi bir akım için nispeten sabit gerilim düşüşünü tutmak için değişen bir değiştirilmesi, direncine sahiptir hariç.

Bu doğru mu?

Ohm Yasasına uyuyor mu yoksa uymuyor mu?

Ayrıca, güç kaynağının sonuna, anot + 'ya ve katot bağlı değilken bir diyot koyarsanız, hala akım akışı olmayan bir voltaj düşüşü görürsünüz. Bunu açıkla.

HER508 diyotundaki akıma göre voltaj düşüşünü gösteren bir diyagram:

Kaynak: http://www.rectron.com/data_sheets/her501-508.pdf

Bu gerçekten siyah beyaz bir soru değil ve birçok insan "Ohm Yasası" na uymadığını iddia edecek ve nasıl tartıştığınıza bağlı olarak haklı olabilirler.

Bununla birlikte, gerçek, uygulanan akım veya voltaja bağlı olarak bir diyotun direncinin değişmesidir. Bu nedenle, sadece bir diyotun direncine bakamaz ve bir direnç ile yapabileceğiniz gibi eski V = IR formülü ile voltaj ve akım arasındaki ilişkiyi belirlemek için "Ohm Yasası" nı kullanamazsınız. Bu argümandan, hiçbir diyot veya daha doğru bir şekilde yarı iletken, Ohm Yasası'na uymuyor gibi görünüyor.

Bununla birlikte, içinde bir diyotlu, V voltajında ​​veya I akımında bir devre varsa, bu koşullar altında diyotun direnci hala sabittir. Yani, diyot sabit bir durumda olduğunda Ohm'un formülü hala geçerlidir. Bu durumda devrenizin çıkış empedansını hesaplamaya çalışıyorsanız, devre farklı bir durumda olduğunda empedansın kabul edilmesi farklı olacaktır.

Aslında, bir diyotun her zaman Ohm'un formülünü takip ettiğini iddia etmek için ileri gideceğim. Evet V = IR. Bununla birlikte, diyot durumunda R , değişken olarak V veya I içeren oldukça karmaşık bir denklem izler .

Bu bir diyot için

R, D = E ( I , V ) V = I . F ( I , V $V = I.R_D$
$R_D = F(I,V)$
$V = I.F(I,V)$

Yani evet, matematiksel olarak, Ohm'un formülünü takip ediyor, sadece çok özel statik koşullar dışında sizin için çok kullanılan bir formda değil.

"Direnç sabit değilse Ohm Yasası uygulanmaz" diye iddia edenler için korkarım ki bu Maxwell tarafından bir yanlışlıktır. Ohm'un amacı, kararlı uyarım koşulları altında direncin zamanla sabit olması gerektiğiydi. Yani, uygulanan voltaj ve akımda değişiklik olmadan direnç kendiliğinden değişemez. Gerçek şu ki, hiçbir şeyin sabit bir direnci yoktur. Alçakgönüllü çeyrek watt'lık direnciniz bile ısındığında ve yaşlandıkça direnci değiştirecektir.

Bunun sadece bir adamın görüşü olduğunu düşünüyorsanız, haklı olacaksınız, adı
Georg Simon Ohm

Muhtemelen onun çalışmasını hiç okumamışsınızdır veya Almanca okuyorsanız, orijinal versiyon . Şimdiye kadar yaparsanız ve 281 sayfada veya eski İngiliz ve elektrik terminolojisinde, sizi uyarıyorum, okumak çok zor bir şey, gerçekten doğrusal olmayan cihazları kapsadığını keşfedeceksiniz ve bu nedenle bunların dahil edilmesi gerektiğini Ohm Yasasında. Aslında, tamamen konuya ayrılmış bir ek, yaklaşık 35 sayfa var. Hatta orada hala keşfedilecek şeyler olduğunu kabul ediyor ve daha fazla araştırmaya açık bırakıyor.

Ohm yasası şöyle diyor Maxwell'e göre ..

"Bir devrenin herhangi bir parçasının uçları arasında hareket eden elektromotor kuvvet, akımın gücünün ve devrenin o kısmının direncinin ürünüdür."

Ancak bu, Ohm'un tezinin sadece bir parçasıdır ve Ohm'un sözlerinde , gazetede tanımlanan "kalıcı durumunu elde eden bir voltaik devre ..." ifadesiyle ve direncine bağlı olan herhangi bir unsur olarak yorumluyorum. uygulanan voltaj veya akım veya başka herhangi bir şeyin dengeli durumuna yerleşmesine izin verilmelidir. Ayrıca, bir bütün olarak devrenin uyarılmasındaki herhangi bir değişiklikten sonra, formül etkili olmadan önce bir yeniden denge oluşmalıdır. Maxwell ise R'yi V veya I ile değiştirmemelidir.

Okulda öğretilenler bu olmayabilir, hatta birçok saygın kaynaktan alıntılanmış veya okunmuş olanlar duymuş olabilirsiniz, ama Ohm'un kendisinden kaynaklanmaktadır. Asıl mesele, pek çok insan, büyük adam "Ohm Yasası" olarak çalıştığından bu yana muhtemelen yanlışlıkla yayılan Maxwell tarafından yazılan Ohm'un tezinin sadece çok basitleştirilmiş bir yorumunu algılar veya anlar.

Tabii ki sizi bir paradoksla bırakıyor.

Gerçek şu ki, Ohm basitçe ifade edilir, kararlı bir duruma yerleştiğinde, devre boyunca voltaj, parçaların dirençlerinin mevcut zamanlarının toplamıdır.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

$E = I.R1 + I.R2 + I.R3$

R3, diyotun oturduğu direnç ne olursa olsun. Bu nedenle, R3'ün bir diyot olup olmadığı önemli değildir. Hangisi doğrudur. Öte yandan Maxwell, devre doğrusal olmayan bir eleman içerdiğinden, formülün elbette yanlış olduğu anlamına gelmediğini ima eder.

Öyleyse Maxwell'in yazdığı şeyin aşırı basitleştirmede bir hata olduğuna inanıyor muyuz ve Ohm'un gerçekten söylediklerine mi gidiyoruz, yoksa Ohm'un gerçekten söylediklerini atıyor ve Maxwell'in doğrusal olmayan parçalarını soğukta bırakan sadeleştirmesiyle mi gidiyoruz?

Bir diyotun Ohm Yasası'nın zihinsel modelinize uymadığını düşünüyorsanız, Ohm Yasası modeliniz aslında Maxwell Yasasıdır. Ohm'un tezinin bir alt kümesi olarak nitelendirilmesi gereken bir şey. Bir diyotun modele uyduğunu düşünüyorsanız, Ohm'un tezinden gerçekten alıntı yapıyorsunuz.

Dediğim gibi, siyah ve beyaz değil. Sonunda hiçbir şey değiştirmediği için gerçekten önemli değil.

$\Delta V$$\Delta i$$Rd=\frac{\Delta V}{\Delta i}$

Arkadaşınız basitçe vi eğrisi esasen sıfır olan (mevcut eksen olarak mA kullanan bir grafik için) ve yaklaşık 0,6'da gözle görülür bir şekilde yükselmeye başlayan bir üstel olan standart (silikon, Schottky olmayan) diyotun davranışını tarif ediyor. ve normalde çok yüksek akımlara yaklaşık 0,7 volt vuracaktır. Yani, dinamik direnç düşük akımlarda çok yüksektir ve (yaklaşık) 0.6 volt hızla düştükten sonra. Bu, değişken bir voltaj ve sabit dirençle yönlendirilen ileriye doğru eğimli bir diyotunuz varsa, oldukça çeşitli voltajlar üzerinde diyot ileri voltajının 0.6 veya 0.7 volta oldukça yakın olacağı anlamına gelir.

Diyotlar ohm yasasına uymaz. Alıntıladığınız pasajda da görebileceğiniz gibi, Ohm yasası özellikle R'nin sabit kaldığını belirtir. Bir diyot IV eğrisine bakarken V / I'den R'yi hesaplamaya çalışırsanız, voltajı artırdıkça "R" nin değişeceğini göreceksiniz.

Elektrik mühendisi arkadaşınız yanlış. "Direnç sabit bir Vdrop tutmak için değişir" demek tamamen anlamsızdır. Bu durumda, "direnç" tam anlamıyla değişen V / I'dir. R'nin V = IR'de herhangi bir değere sahip olmasına izin verirseniz, denklem işe yaramaz hale gelir, çünkü hiçbir şey tahmin edemezsiniz.

Durumunuzda bir voltaj düşüşü görmezsiniz. Cihazın her iki tarafı aynı pozitif voltajda olacaktır (güç kaynağının - terminaline göre)

Ohm yasası, iki nokta arasındaki bir iletkenden geçen akımın iki noktadaki voltajla doğru orantılı olduğunu belirtir.

1. Bir diyot iletken değildir.

2. '... ile doğru orantılı ...', önemli bir çalışma aralığında gerilim ve akım arasında doğrusal bir ilişki anlamına gelir, ki bu açıkça değildir.

Yani, hayır; bir diyot Ohm yasasına uymaz.

Bir diyot bir diyottur ve düşündüğümüz, yazdığımız veya hayal ettiğimiz hiçbir şeyi takip etmez veya umursamaz.

Böylece soru tersine çevrilebilir.
"Diyot I / V karakteristiği Ohm yasası kullanılarak modellenebilir mi?"

Bu durumda cevap şöyle olabilir:
"Evet, belirli kısıtlamalar dahilinde Ohm yasası kesinlikle en iyi ne de ilk seçenek olmasa da kullanılabilir"

olması$v=R\,i$$R=f(i)$ , sayılar gerçekten çıtırtılacak olduğunda gerçekten büyük bir baş ağrısıdır.

Aslında birçok model diyot davranışına uyacak şekilde itilebilir, uygulamalarınız için doğru olanı işaret etmek iştir.

Diyot, bir kapasitör olduğu için de modellenebilir:

$v=\frac{1}{C}\int i\,{\mathrm{dt}}$$\frac{1}{C}=f(v,i,t)$ diyotun I / V karakteristiğini gerçekleştirmek için uygun Dirac deltaları ile sıfırdan yukarı ve aşağı doğru haşhaş.

Bu tamamen çılgın bir fikir ve hiç kimse aklı başında bunu kullanmayı düşünmezdi.

Ben sadece açık modeller yapmak istiyorum sadece modellerdir. "Gerçek" ile hiçbir ilgisi yok - ne olursa olsun - ve "doğru" cevapları verdikleri sürece haklılar. Daha sonra, bazıları amaca daha uygun.

Bu nedenle, tekrarlamak, ne olduğumuza bağlı olarak, daha uygun bir model bulunacaktır:
sabit düşme / eşik, sabit düşme ve sabit direnç, üstel modeller ve çeşitli diferansiyeller, isteksiz Ohm yasasını zorlamaya çalışmaktan çok daha iyidir.

... Bir elektrik mühendisi bana bir diyotun Ohm Yasası, V = IR'ye uyduğunu söylemişti, ancak herhangi bir akım için nispeten sabit bir voltaj düşüşünü korumak için otomatik olarak değişen değişen bir dirence sahip. Bu doğru mu?

Evet

• ancak sadece doygun olduğunda artan voltaj ve sabit direnç değeri geniş bir toleransa sahiptir, ancak nominal VI eğrisini düşünebilirsiniz.

Doymuş nedir? Dinamik logaritmik direnç sabit kütle direncinden daha az olduğunda ESR neredeyse sabit olur ve Ohm Yasası uygulanır.

• Aşağıdaki def'n yanlış olduğunu unutmayın !!
  Mümkün olan maksimum akımı geçen bir diyot, böylece uygulanan voltajdaki daha fazla artışın akım üzerinde bir etkisi yoktur. McGraw-Hill Bilimsel ve Teknik Terimler Sözlüğü, 6E, Telif Hakkı © 2003 The McGraw-Hill Companies, Inc.

ESR nedir? Etkili Seri Direnç genellikle VI eğrisinin tanjantıyla ölçülür veya$ESR=\frac{\Delta V}{ \Delta I}$ bu adım ESF'yi kademeli darbe veya transistörler Vce (sat) veya sınırlı bir aralıkta kayıp olan herhangi bir şeyle ölçmek için kullanılabilir.

Peki ESR'yi ölçmek için hangi akım gereklidir?

• Daha doğrusal hale gelir ve nominal Vf @ akımının yakınında sabitlenir ve bunu kullanan çoğu diyot için genel olarak tahmin edilebilirse ve
• (Maks) güç derecesine bağlı olduğu için Pd (maks) ve çip boyutu ESR her zaman Pd ile ters ilişkilidir ve artık logaritmik değil, neredeyse sabittir. - ESR toleransı, tüm üretimde +/-% 50 olabilir, ancak bir parti içinde <% 5 olabilir.
• Zener diyotları için ESR denir $Z_{zt}$@ some If (mA) ve aynı şeyse ve Ohm Yasası uygulanır

Misal:

$V_f= V_{th} + I_f*ESR ~~~~~$
- Vth, Zener eşiği (LED, Ge, Si vb.)

İddialarımı doğrula

Toshiba LED TL1-L3-xxx Teknik Özellikler

• 2.85V (tip) @ 350mA, 1A maks (darbe) bu nedenle ESR> 0.1A ölçün
• Pd (tipik) = 2.85 * 350mA = 1W
• (kuralım) k = 0.5 (iyi) ila 1 (adil) için ESR = k / Pd

Yukarıdaki e-tablodan ( veri sayfasından oluşturulur ) ESR'nin (koyu yeşil) Vf = 2,85V'nin üzerinde nasıl düzleştiğini görün

• ESR @ If
  • (sol Y ekseni vs sağ Y ekseni)

 1.5 Ω @ 100mA
 1.0 Ω @ 175mA
 0.5 Ω @ 350 mA ( 2.85V )
 0.25Ω @ 1000 mA  ( absolute max)

Yukarıdaki ESR k faktörü = 0.5 anlamına geldiğinden, bu mükemmel verimli bir LED'dir (sadece iyi olandan daha fazlası) 5mm gibi düşük güçlü LED'lerde k = 1, örneğin 65mW, ESR = 16 Ω bulunur. Genel olarak ürün kalitesi ne kadar iyi ve boyut ne kadar büyük olursa, düşük k o kadar iyidir, faydalı bir Merit Figürü (FoM). ve spesifikasyonlardaki toleransın geniş olduğunu unutmayın, ancak sonuçlarınız tedarikçiye bağlıdır.

Çeşitli (yapışkan yapışkan) Bilgi

Diyotlar ideal olduklarında 40 yıl boyunca doğal olarak logaritmiktir. Bu büyük bir güç diyotudur, bu nedenle doğrusal kütle direnci logaritmik doğal tepki ile karşılaştırıldığında oldukça küçüktür.

Çoğu zaman diyotların artımlı lineer direncinin ES = k / Pd için k = 0.5 ila 1 için ters Pd derecesini +/-% 25 izlediği hakkında konuştum. Bu benim kendi keşfim, henüz çoğu diyot ve transistörle tutarlı değil. Bu bölümün Pd derecesi olmamasına rağmen, 5A@1.1~1.7 @ 60'C bir ortalama anlamına gelir. 7W veya 0.07 ila 0.14 ohm'luk bir ESR veya bir ort. Amp başına 0.1V artış ŞEKİL 4 log-lin grafikte eğrisi ile gösterildiği gibi bu, doğrusal hale geldiği 10A aralığı 1 eğrinin bir rakam tahminini veren http://www.eicsemi.com/DataSheet/HER501_8.pdf

Ancak gösterdiğiniz bu eğri yalnızca birleşme sıcaklığının sabit 25'C'de düzenlendiği dar darbe içindir.

Ancak ESR için, maksimum nominal akımın% 10'u ile% 100'ü arasında biraz doğrusal bir eğri izler. Bunun altında artımlı R logaritmiktir.

Yani evet ve hayır cevaplarınız. ESR'ye bağlıdır.

Ohm yasasına uymuyorlar, ama bu karşılaştırmayı işe yaramaz hale getirmiyor.

Öncelikle, voltaj ve akım gibi iki değere sahipsem, ikiye denk gelen bir "direnç" olan bazı R fonksiyonunu tanımlayabileceğimi düşünün. Bu durumda, bir diyotun R'si (bir diyotun "direnci") oldukça doğrusal değildir. Temelde memnun ettiğim herhangi bir cihaz için böyle bir ilişki yaratabileceğim göz önüne alındığında, diyotların Ohm Yasası'na uygun olduğunu iddia etmek, "her şey en az bir kez hava bırakılabilir" demeye benziyor. ( Kural 11 )

Bununla birlikte, bu ilişki küçük sinyal modelleri için çok yararlı olabilir. Bir diyotun davranışının temel üstel bölgesini ele alalım:$I=I_0e^{kV}$burada $ k, söz konusu diyot için bir miktar sabittir. Türev alırsam,$\frac{dI}{dV}=kI_0e^{kV}$. Bunu, belirli bir voltajla eğimli bir diyot için küçük bir sinyal modeli oluşturmak için kullanabilirim. Küçük sinyal voltajı yeterince küçük olduğu sürece, çok fazla doğrusal olmayan etki yaratmaz ve diyot bir dirençmiş gibi bazı devre tasarımı yapabilirim .

Ohm kanunu, dirençler aracılığıyla akım ve voltajın yanı sıra birçok şey için çalışır. Ama nerede uygularsanız deneyin sonunda başarısız olur. Bir direnç için, akım ve voltaj, direncin duman içinde yükselmesini sağlayacak kadar yüksek olduğunda arıza meydana gelir. Manyetik devreler için, devrenin bir kısmı doygun olduğunda ohm yasası başarısız olur. Ayrıca borulardaki sıvı akışı, yasadışı göç modelleri ve çok daha fazlası için de uygulanabilir.

Sıradan diyotlar için, Shockley tarafından IIRC tarafından geliştirilen DIODE EQUATION vardır. I = Io (e ^ (Vd / nVt) -1) 'dir. Bir diyot ohm yasasına uymaz. Bkz. Https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling fazla ayrıntı için . Elbette bu model, diğerleri gibi, başarısız olduğu sınırlara sahiptir.

Sıradan devre modellemede, voltaj kaynağı yaklaşık 0,6 volt olan bir seri kontrollü anahtar kullanıyorum. 0.6 volttan daha az, anahtar açıktır ve akım akmaz. 0.6 voltun üzerinde, anahtar kapanır ve voltaj düşmesi, akım ne olursa olsun voltaj kaynağı tarafından 0.6 ile sınırlandırılır. Bu, çoğu devrede yeterince iyi çalışır.

WP-34s hesap makinesinin, diyot denklemini herhangi bir yineleme olmadan hemen çözmek için kullanabileceğiniz Lambert W işlevini içerdiğini unutmayın, ancak bu sorunuzun kapsamı dışındadır.

Yüksek frekanslarda, diyotların modellenmesi gereken endüktans ve kapasitansları vardır, bu nedenle böyle bir durumla karşılaşırsanız dikkatli olun.

Arkadaşınız, voltaj ve akım arasındaki diferansiyel direnci, belirli bir çalışma noktasında voltaj ve akım arasındaki yerel ilişkiyi belirleyebilen doğrusal bir ilişkiyi belirten "Ohm yasasını" karıştırıyor . Birincisi kuralcı bir beyanda bulunan gerçek bir yasadır, ikincisi temelde az çok tanımlayıcıdır ve sadece gerilim ve akım arasındaki bir ilişkinin var olduğunu varsayar.

Çalışma noktasının akımla benzersiz bir şekilde tanımlanamayacağını unutmayın: örneğin, bir tünel diyodunun, tünel etkisi, voltaj arttıkça akımın azaldığı normal diyot davranışı ile değiştirildiği için negatif diferansiyel direnç fazına sahiptir . Bu, osilatörleri sürmek için uygun kılar.

Diyotlar doğrusal değildir (ışık yayıp yaymasalar da).

"Doğrusal olmayan", dirençler, ısıtıcılar, uzun kablolar vb.Gibi Ohm Yasasını normal şekilde takip etmedikleri anlamına gelir.

 E=IR              E (volts) = I (amps) x R (ohms).  

Her an E ve I için bir değer vardır, böylece etkili bir R hesaplanabilir.

Ama Ohm Yasası, E veya ben değişirse R'nin sabit kaldığı hissini verir: E iki katına çıkarsa ben de ikiye katlamalıyım. Diyotlar gibi doğrusal olmayan şeyler için bu doğru değildir.

Ohm yasası doğrusal bir denklemdir ve sabit tutulan diğer her şey düz bir çizgi ile sonuçlanır. Bir diyot, doğrusal olmayan bir cihaz olarak sınıflandırılır ve aksi iddia edilirse, doğrusal tanımının yanlış olduğunu söylemekle aynıdır. Aynı benzetmeyi kare veya kübik grafiklerle ciddiye alır mısınız? Bir diyot demek ohm kanunu bir politikacının teklifi gibi ve inandırıcı.

Asıl genel direniş fikri $R = \frac{dI}{dV}$.

Pasif devrelerle her şey doğrusaldır ve direnç de $R = \frac{dI}{dV} = \frac{V}{I}$ - türev sabit, doğrusaldır.

Bu doğrusal direnç (sabit), insanlar direnç hakkında konuşurken ilk önce düşünüyorlar. Onlar "direnç" dir. Diğer aktif bileşenlerin saf direnç olarak ifade edilmesi gerekmediği de uygundur. Parazit dirençlerde bile (ileri parazit diyot direnci, FET$R_{OUT}$vb.), direnç olarak onlarla ilgileniriz. Bu, direncin sadece dirençler için olduğu fikrini güçlendiriyor.

Ama gerçekten alırsak $R = \frac{dI}{dV}$, aralarında voltaj düşüşü olan ve akımın en az bir terminale veya bu terminalden akmasına izin veren hemen hemen her bileşen, "direnç" olarak ifade edilebilir.

I'll probably regret saying "to flow to or from at least one terminal", as there is no such practical component (probably an antenna, but I'm not sure)

ALSO, don't buy from Lees's Electronics, they might mistake to give you parts set aside for me and you might end up with faulty components.